矩阵式变换器电流环无源性控制

针对矩阵式变换器输出侧电流易受输出侧负载影响现象, 提出了一种基于无源性理论的矩阵式变换器的控制器. 首先将矩阵变换器等效为虚拟的交－直－交变换器, 在d-q坐标下建立了矩阵变换器输入和输出侧的模型, 并基于无源性理论设计了矩阵式变换器输出侧闭环控制器, 以消除内外扰动和不平衡的影响, 实现对输出电流快速准确的跟踪. 仿真结果表明这种控制器具有很好的动态特性, 对输入和输出扰动均有很好的抑制效果.     

矩阵变换器输入侧端口受控耗散哈密尔顿算子建模及无源控制

矩阵变换器无中间直流环节,易受电网扰动和负载扰动的影响.针对这一问题,本文设计了矩阵变换器输入侧无源性控制器以改善控制系统特性.首先,在直–交坐标系下建立输入侧的端口受控耗散哈密尔顿(port-controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)算子模型.然后,设计了基于互联和阻尼配置的无源性控制器,用来实现对输入电流快速准确的跟踪.重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度,并从理论上对闭环系统的渐进稳定性进行了分析.仿真结果表明,系统在非正常工况下仍能保证输入电流为正弦,相比传统偏差修正法,该控制策略具有更好的动态性能和抗干扰能力.     

矩阵变换器输入电流控制策略的研究

本文在输入电源非平衡的条件下，介绍了空间矢量调制的矩阵变换器的两种输入电流偏置角的控制策略。第一种控制策略使输入电流矢量与输入电压矢量保持固定偏置角。第二种控制策略中，输入电流矢量根据输入电压正、负序成分进行动态调制。对两种情况下的输入电流谐波成分进行了动态分析。仿真结果表明：和方式1相比，方式2可减少矩阵变换器输入电流谐波。     

基于无源性的光伏DC/DC变换器的全局滑模控制

在光伏发电系统中,当其受环境影响时,系统输出电压及功率不稳定,主要由DC/DC变换器来实现其过程能量转换,因此研究高效的DC/DC变换器控制方法具有重要意义;引入了一种满足无源性的DC/DC变换器,同时引入一种新的指数趋近律,设计全局滑模控制策略;所设计控制方法不仅确保了系统状态的稳定性,而且提高了系统的鲁棒性,减弱了DC/DC变换器的抖动现象;并以双向Buck变换器为例,通过Matlab仿真验证了所设计控制器的有效性。     

三相-单相矩阵变换器输入电流相角补偿控制

研究减小三相输入单相输出矩阵变换器输入无功功率的控制问题,由于三相-单相矩阵变换器输入滤波器滤波前后电流基频分量的相位差,导致了输入无功功率的增加.为减小输入无功功率,分析研究了网侧输入电流与主电路侧输入电流相位差的解算方法,并推导了与输入电压和电流幅值的表达式,补偿后使输入电压和电流达到同相位的效果.针对提出的控制方法,研究了输入电流相角补偿的三相-单相矩阵变换器的闭环控制方法,推导了最大电压传输比表达式,并分析相角补偿后对最大电压传输比的影响.仿真结果表明,在不同的负载条件下,改进方法都能有效地减小了矩阵变换器的输入无功功率.     

基于Buck-Boost变换器的无源性研究

Buck-Boost变换器在恒功率负载情况下可能会导致系统振荡,为保证系统稳定运行,文章采用端口受控的哈密顿模型设计一种新型无源复合控制器;首先利用正切函数改进非线性状态误差反馈控制,更新无源控制的内环控制器,获得期望电流值,进而提高的系统动态性能,减小静态误差;其次结合POPOV超稳定定理优化无源控制的外环控制器,保证无源控制在内部扰动或外部扰动情况下均能稳定输出;之后通过仿真将所设计的新型无源复合控制器与三种经典的无源控制方法比较得出：新型无源复合控制器不仅可以提高系统的抗干扰能力,还能解决超调与快速性无法协调的问题;最后利用实验平台验证文章所提算法的可实施性。     

定频滑模电流控制的矩阵变换器应用研究

矩阵变换器电路拓扑复杂、开关器件众多,控制策略的研究相对困难.由于功率开关的特点,矩阵变换器本质上属于变结构系统,作为变结构控制理论中的滑模控制方法自然地适用于此类系统.它根据状态变量在状态空间中的当前位置以高频在多个结构间切换,具有稳定范围宽、动态响应快、噪声敏感度低、鲁棒性强等优点.升压矩阵变换器的三相逆变部分具有右半平面零点特性,输出相对于输入滞后,选取定频电流模式的滑模控制方法比较合理,可以实现输出电压跟踪期望电压的升降压控制.矩阵变换器滑模控制系统的控制性能会通过Matlab/Simulink仿真加以验证.     

基于间接式矩阵变换器的无刷直流电机控制系统的研究

本文提出一种由间接式矩阵变换器(IMC)驱动的无刷直流电机(BLDCM)控制系统,实现速度伺服.首先,介绍了间接式矩阵变换器的优点以及工作原理;其次,设计了基于间接式矩阵变换器的无刷直流电机控制系统,电机转速可以很好地跟踪指令转速;最后给出仿真结果,验证设计的系统的可行性,并可以很好地跟踪指令转速.     

一种改善矩阵变换器-DTC系统输入电流的策略

简述了矩阵变换器-异步电机直接转矩控制系统的优点,将矩阵变换器与异步电机直接转矩控制系统相结合为了得到满足直接转矩控制要求的电压矢量,通过合成两个幅值变化的电压矢量以得到幅值固定的电压矢量;为了改善此控制系统输入端电流波形,在使用电压矢量的同时,引入电流矢量对系统输入电流进行正弦化控制,并且提出了一种电压矢量和电流矢量...     

具有饱和输入的线性系统的无源控制

研究了一类具有饱和输入的线性系统的无源控制问题。利用Riccati方程的方法，Lyapunov稳定理论和矩阵理论，给出了一类具有饱和输入的线性系统可无源控制的一个新的充分条件、利用Riccati方程的解，提出了该系统的一种无源控制器的设计方法。该方法设计简单，利于工程的实现，仿真实例说明了其有效性。     

并联型有源电力滤波器的无源性控制

将无源性控制应用于并联型有源电力滤波器,对有源电力滤波器电路进行简化等效．把负载电压和电源电流作为状态变量,把补偿电流作为控制变量,通过坐标变换建立有源电力滤波器的数学模型,通过无源性理论获得简单而容易实现的控制律．仿真结果表明系统具有良好的稳定性和鲁棒性。     

Passivity-based control for a DC/DC high-gain transformerless boost converter

In this work, an adaptive passivity-based controller for a DC-DC high-gain transformerlessdouble-inductor boost converter is fully detailed. The proposed current-mode control scheme results in two feedback loops, a current controller for tracking the inductor current considering damping injection and energy shaping, and a voltage loop composed by a proportional-integral action to guarantee output voltage regulation. Furthermore, a parametric uncertainty estimator using immersion-invariance approach is designed to improve the robustness of the current loop. As a result, a multi-loop adaptive nonlinear energy-based controller, which ensures regional asymptotic stability via Lyapunov analysis is accomplished. In addition, considering practical conditions, real-time numerical simulations, using a 1 kW case-study converter, are carried out in order to assess the effectiveness of the proposed control scheme. Results for output voltage regulation, current tracking, and parametric uncertainty estimation under input voltage and load step changes are shown.     

不平衡电网电压下双馈感应发电机无源控制

本文以抑制电网电压不平衡所带来的定、转子不平衡电流为目标,提出了一种基于无源化方法的双馈感应发电机不平衡控制策略.首先在分析了正转同步旋转坐标系下的双馈感应发电机正序模型及负序模型无源性的基础上,设计了正、负序模型的无源性状态反馈控制器;然后给出了一种期望状态值计算方法,根据不平衡控制目标得到定、转子电流负序分量的指令值,结合定子电压的正序分量和电磁转矩的期望值计算出定、转子电流正序分量的给定值;最后得到电网电压不平衡条件下双馈感应发电机的无源控制器.仿真结果表明:所提出的控制方案有效地抑制了电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流,降低了输出电磁转矩的波动,提高了双馈感应发电机系统在电网电压不平衡条件下实现不间断运行的能力.     

四倾转旋翼无人机无源控制与飞行实验

倾转旋翼无人机以低速悬停以及快速巡航能力得到了大量的关注,但是其变化的飞行器结构(旋翼的倾转)以及较强的非线性特性(飞行速度的大范围变化)都增大了飞行控制的难度.针对一种四倾转旋翼无人机的飞行控制问题,本文中的研究内容主要基于无源性概念,改进了互联和阻尼分配无源控制以提出此飞行器的姿态与高度控制方法.通过对于飞行器动力...     

基于扩张PCHD 模型的永磁同步电机无源控制

针对常规无源控制器在受到外部常值干扰和输入常值干扰的情况下系统会出现静差的问题, 设计加入积分反馈来消除上述干扰所引起的静差. 建立永磁同步电机受扰的端口受控耗散哈密顿系统模型(PCHD), 采用互联和阻尼分配无源控制方法, 同时加入积分比例动态反馈, 设计了永磁同步电机的速度控制器, 以保证闭环扩张系统依然具有PCHD 模型形式, 使系统稳定于期望平衡点. 最后通过仿真结果表明了所提出的控制策略的有效性.

     

非平衡输入状态下矩阵式变换器的双电压控制策略与仿真

本文分析了当输入不对称或不平衡时,矩阵式变换器的双电压瞬时值控制的原理和在该控制策略下输出电压的合成规律,证明该控制策略具有良好的抗干扰性能;并分析了在非平衡状态下,输入电流的畸变及其消谐方法.最后搭建了与实际电路相近的仿真模型,通过仿真分析,验证了理论分析的正确性,为矩阵式变换器进一步应用研究提供了参考.     

Passivity-based adaptive inventory control

A new adaptive inventory control strategy is developed by applying online adaptation in the framework of passivity-based control. By using the system model and definition of the inventory, a feedback-feedforward control structure is derived from the passivity theorem. The stability analysis and the extension of the controller to a non-passive system are also given in this paper. This control strategy is demonstrated in a transfer function example and an application to a pressure tank unit in a chemical plant.     

Passivity-based control of linear time-invariant systems modelled by bond graph

Closed-loop control systems are designed for linear time-invariant (LTI) controllable and observable systems modelled by bond graph (BG). Cascade and feedback interconnections of BG models are realised through active bonds with no loading effect. The use of active bonds may lead to non-conservation of energy and the overall system is modelled by proposed pseudo-junction structures. These structures are build by adding parasitic elements to the BG models and the overall system may become singularly perturbed. The structures for these interconnections can be seen as consisting of inner structures that satisfy energy conservation properties and outer structures including multiport-coupled dissipative fields. These fields highlight energy properties like passivity that are useful for control design. In both interconnections, junction structures and dissipative fields for the controllers are proposed, and passivity is guaranteed for the closed-loop systems assuring robust stability. The cascade interconnection is applied to the structural representation of closed-loop transfer functions, when a stabilising controller is applied to a given nominal plant. Applications are given when the plant and the controller are described by state-space realisations. The feedback interconnection is used getting necessary and sufficient stability conditions based on the closed-loop characteristic polynomial, solving a pole-placement problem and achieving zero-stationary state error.